МИКРОБИОЛОГИЯ 1-90. 1. Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів Віруси мають такі відмінності

• Название: 1. Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів Віруси мають такі відмінності
• Дата: 30.01.2018
• Размер: 253.74 Kb.
• Имя файла: МИКРОБИОЛОГИЯ 1-90.docx
• Тип: Документы; #35515
• страница: 7 из 13

10. Структура мРНК: лідерні послідовності, рамка зчитування. Процесинг мРНК еукарютів: кепування, поліаденилювння. Моноцистронні та поліцистронні мРНК.

Ма́трична рибонуклеї́нова кислота́ (мРНК, синонім — інформаційна РНК або іРНК) — РНК, що відповідає за перенесення інформації про первинну структуру білків від ДНК до місць синтезу білків. мРНК синтезується на матриці ДНК в ході процесутранскрипції, після чого, у свою чергу, використовується в ході трансляціїї як матриця для синтезу білків. Тим самим мРНК грає важливу роль в експресії («прояві») генів.Відкрита рамка зчитування або ORF (від англ. open reading frame) — фрагмент геному організмів, який містить нуклеотидну послідовність, що потенційно могла битранслюватися в білок. Початок і кінець ORF не еквівалентні до кінців мРНК, але вони зазвичай містяться в межах мРНК. У гені, ORF розміщуються між кодом початку трансляції (старт-кодоном) і кодом зупинки (стоп-кодоном).Кепування. При утворенні кепу на зрілій мРНК відбувається приєднання до транскрипту 7-метилгуанозину через трифосфатний місток, що сполучає їх в незвичайній позиції 5'-5', а також метилювання рибоз двох перших нуклеотидів. Процес кепування починається ще до закінчення транскрипції молекули пре-мРНК. Функції кеп-групи складаються в регулюванні експорту мРНК з ядра, захисту 5'-кінця транскрипту від екзонуклеаз та зв'язування мРНК з рибосомою в процесі ініціації трансляції.Поліаденілювання. Поліаденілювання полягає в приєднанні до 3'-кінця транскрипту від 100 до 200 залишків аденілової кислоти, що здійснюється спеціальним ферментом полі(A)-полімеразою.Моноцистронна і поліцистронна мРНК. мРНК називають моноцистронною, якщо вона містить інформацію, необхідну для трансляції тільки одного білка (один цистрон). Поліцистронна мРНК кодує декілька білків. Гени (цистрони) в такій мРНК розділені інтергенними, некодуючими послідовностями. Поліцистронні мРНК характерні для прокаріотів і вірусів, у еукаріотів більша частина мРНК є моноцистронними.

11. Інтрони, екзони, транспозони.

Екзон — ділянка ДНК в межах гену, яка переводиться у зрілу молекулу матричної РНК (мРНК) в процесах транскрипції і сплайсингу. Екзони більшості генів еукаріотів і деяких генівпрокаріотів розділені сегментами некодуючої ДНК (інтронами), які видаляються під час сплайсингу.Інтро́н — ділянка ДНК, яка є частиною гену, але на відміну від екзонів, не містить інформації про послідовність амінокислот білка.

Транспозони (англ. transposable element, transposon) — це ділянки ДНК організмів, що здатні до пересування (транспозиції) та розмноження в межах геному. Транспозонитакож відомі під назвою «стрибаючі гени» і є прикладами мобільних генетичних елементів. Транспозони формально належать до так званої некодуючої частини геному — тієї, що в послідовності пар основ ДНК не несе інформацію про амінокислотні послідовності білків, хоча деякі класи мобільних елементів містять у своїй послідовності інформацію про ферменти, що транскрибуються та каталізують пересування,

12. Сплайсинг та його типи. Транспорт сплайсингових і несплайсингових мРНК з ядра в цитоплазму.

Сплайсинг — процес «вирізання» ново-синтезованої матричної РНК (мРНК) під час процесингу РНК. При сплайсингу з попередника мРНК (пре-мРНК) вилучаються інтрони, а екзони з'єднуються разом. Через те, що в геномах прокаріотівінтрони дуже рідкі (знайдені тільки в генах тРНК і рРНК), сплайсинг зазвичай характерний для еукаріотів. Інша відмінність між еукаріотами і прокаріотами - транспорт мРНК. Через те, що еукаріотичні транскрипція і трансляція просторово розділені, еукаріотичні мРНК повинні бути виведені з ядра в цитоплазму [16]. Зрілі мРНК розпізнаються по наявності модифікацій і покидають ядро через ядерні пори, в цитоплазмі мРНК утворює нуклеопротеїдні комплекси - інформосоми, в складі яких транспортується до рибосом. Багато мРНК містять сигнали, які визначають їх локалізацію [17]. В нейронах мРНК повинна транспортуватися з тіла нейронів в дендрити, де трансляція відбувається у відповідь на зовнішні подразники .Експорт мРНК здійснюється за участю комплексу транспортних факторів Mex67-Mtr2 (у дріжджів) або TAP-p15 (у багатоклітинних) [19]. Однак цей комплекс пов'язує мРНК не напряму, а через адаптерний білок Yra1 (у дріжджів) або ALY / REF (у багатоклітинних), який є однією з субодиниць білкового комплексу TREX. В свою чергу, TREX залучається в комплекс з мРНК за рахунок прямої взаємодії ALY / REF з CBC80 субодиницею кеп-зв'язуючого комплексу [20]. Такий механізм забезпечує приєднання транспортного комплексу близько до 5'-кінця мРНК і відповідну спрямованість її транспорту, 5'-кінцем в сторону цитоплазми.

Встановлено що сплайсинг надає клітині можливість підганяти структуру генних продуктів до своїх ситуацтивних потреб. Механізм що дозволяє це зробити називається сплайсингом. Суть цього явища полягає у використанні донорних або акцепторних сайтів сплайсингу що передбачає утворення з одного гена декількох молекул мрнк з різними наборот екзонів.

Транс сплайсинг – зэднуэ спыльну лыдерну рнк сплайсингу з певного первинного транс крипту з різними кодуючи ми екзонами інших пре м рнк.

13. Генетичний контроль синтезу білка. Антикодон та сайт зв’язування амінокислоти. Аміноацил-тРНК синтетази.

Управління синтезом білка включає в себе два етапи:1) відтворення послідовності нуклеотидів, представлених в ДНК, в послідовностях РНК, зване генетичної транскрипцією, 2) використання інформації РНК, для синтезу білків з амінокислот (трансляція).Синтез білків організується ДНК з різними типами РНК:Перший тип - Інформаційної (іРНК),Другий тип - Рибосомальні (рРНК),Третій тип - Транспортної (тРНК).Антикодон — триплет (тринуклеотид), ділянка в транспортній рибонуклеїнової кислоти (тРНК), що складається з трьох неспарених (мають вільні зв'язки) нуклеотидів. Спаровуючись з кодоном матричної РНК (мРНК), забезпечує правильне розташування кожної амінокислоти при біосинтезі білків.Аміноацил-тРНК-синтетаза (aaRS) — фермент (КФ 6.1.1), що каталізує зв'язування (естерифікацію) специфічної амінокислоти або її попередника до одної або всіх відповіднихтРНК із утворенням аміноацил-тРНК.

Процес: Анти кодон трнк присоединяется к кодону мрнк к хвосту трнк присоеденена соответствющая амінокислота. Присоединяется большая субодиница рибосомы образуя пептидный сайт или аминоацильный сайт. Первая трнк занимает сайт входящая в асайт вторая трнк комплементарна второчу кодону. Метионин переносится на амиокислоту из а сайта. Первая трнк уходит и рибосома продвигается дальше и так продолжается , образуется полпиптидная цеп. Корда в а сайт попадает стоп кодон трансляція заканчивается. Рибосома диссоциируется и белок особождается.

14. Будова рибосоми у прокаріотів та еукаріог. Ініціація трансляції, фактори ініціації, старт- кодон. Специфіка трансляції у прокаріот та еукаріотів.

Рибосоми прокаріотів та еукаріотів є дуже подібними за будовою та функцією, але відрізняються розміром. Вони складаються з двох субодиниць: однієї великої та однієї малої. Прокаріоти: велика 50 с 23 с 5 с , мала 16 с 30 с. Еукаріти: мала 40 с 18 с, велика 28 с 5 с 5,8с.Для процесу трансляції необхідна злагоджена взаємодія обох субодиниць, що разом становлять комплекс із молекулярною масою декілька мільйонів дальтон (Da). Субодиниці рибосом за звичай позначаються одиницями Сведберга (S), що є мірою швидкості седиментації під час центрифугування і залежать від маси, розміру та форми частинки.Синтез білка завжди починається з AUG-кодону, що також кодує метіонін. Цей кодон зазвичай називають стартовим або ініциаторним. Ініціація трансляції передбачає пізнавання рибосомою цього кодону і залучення ініціаторної аміноацил-тРНК. Для ініціації трансляції необхідна також наявність певних нуклеотидних послідовностей в районі стартового кодону. Існування послідовності, що відрізняє стартовий AUG від внутрішніх, абсолютно необхідне, оскільки інакше ініціація синтезу білка відбувалася б хаотично на всіх AUG-кодонах.Процес ініціації забезпечується спеціальними білками — факторами ініціації (англ. initiation factors, скорочено IF). Фактори ініціації трансляції — білки, головною функцією яких є забезпечення початку (ініціації) трансляції, тобто синтезу нового поліпетідного ланцюга. При цьому фактори ініціації приєднуються до малої субодиниця рибосоми. У бактерій ці білки позначаються IF, у еукаріотів — eIF. В той час, як у більшості бактерій є всього три фактора ініціації — IF1, IF2 і IF3, еукаріотичний комплекс ініціації складається з більш ніж 25 окремих поліпептидів.
у прокаріот: процес трансляції вступає у завершальну фазу після того як до аділянк рибосоми потрапляє термінуючий кодон мрнк, а пептии трнк опиняється в п ділянці рибосоми. Білкові фактори термі нації RF1 RF2 беруть участь у розпізнаванні послідовностей нуклеотидів термінуючи кодонів, а саме рф1 розпізнає стоп кодонуаа уфг, а рф2 - уаа уга.

15. Елонгація трансляції; фактори елонгації. Термінація трансляції.

Елонгація поліпептидного ланцюжка заключається в додаванні нових амінокислот до карбоксильного (C-) кінця ланцюжка, що росте. Цей поліпептидний ланцюжок виходить з рибосоми через вихідний тунель у великий субодиниці.Елонгація починається, коли метильована аміноацил-тРНК зв'язується з ділянкою P, що приводить до конформаційної зміни комплексу, яка відкриває ділянку A для зв'язування нової аміноацил-тРНК. Це зв'язування полегшується фактором елонгації Tu (EF-TU), малою ГТФазою. У цей момент ділянка P містить початок поліпепдидного ланцюжка, що синтезується, а ділянка A містить наступну амінокислоту, яка має бути додана до ланцюжку. Після цього поліпептид відділяється від тРНК в ділянці P і пептидний зв'язок формується між останньою амінокислотою поліпептида і амінокислотою, що все ще приєднана до тРНК в ділянці A. Термінація відбувається, коли один з трьох стоп-кодонів переміщається в ділянку A. Ці кодони не мають відповідних тРНК. Натомість, їх визнають спеціальні білки — фактори термінації (англ. release factors, RF), а саме RF1 (що розпізнає стоп-кодони UAA і UAG) або RF2 (що розпізнає стоп-кодони UAA і UGA). Третій фактор звільнення RF-3 каталізує звільнення RF-1 і RF-2 в кінці процесу термінації. Ці фактори каталізують гідроліз ефірного зв'язку, що зв'язує тРНК з пептидом, та вивільнення недавно синтезованого білка з рибосоми.

16. Особливості геномів вірусів, їх висока економічність. Геном бактеріальної клітини.

Досить детально вивчений геном одного з бактеріофагів - фХ-174. Його кільцева молекула ДНК містить лише 10 генів. Така незначна кількість генів компенсується тим, що спадкова інформація з одних і тих само генів може зчитуватись у різний спосіб. Завдяки тому, що межі генів можуть перекриватись своїми кінцям^ забезпечується компактність зберігання спадкової інформації. В еуфрі₀. тів це явище спостерігають дуже рідко.Запам'ятайте: невелика кількість ДНК у вірусів забезпечує зберігання відносно істотної кількості спадкової інформації.Гени вірусів кодують різні білки, зокрема ферменти» які забезпечують процеси подвоєння їхньої нуклеїнової кислоти. Серед білків є регуляторні білки, які впливають на процеси обміну речовин клітини-хазяїна, змушу, ючи п синтезувати вірусні білки та білки, що забезпечують розчинення оболонки клітини-хазяїна. У бактеріофага-р до складу молекули ДНК також входять гени, які впливають на процеси транскрипції. Вони пригнічують або стимулюють активність інших генів.енетичний матеріал бактерій
Ядерні структури бактерій мають характерну будову, що відрізняє їх від ядер еукаріотична клітин; їх утворюють так звані хроматіновие тільця, або Нуклеоїд, позбавлені оболонки і включають в себе майже всю ДНК бактерії.• Ядерні структури можна спостерігати в фазово-контрастний мікроскоп, де вони виглядають як менш щільні ділянки цитоплазми. Для їх виявлення у фіксованих мазках запропонована реакція Фельгена-Россенбека • У зростаючих бактеріальних клітинах Нуклеоїд активно діляться, їх кількість іноді сягає 2-4.

17. Оперони (будова та функціонування тріптофанового та лактозного оперонів кишкової палочки). Транскріптон.

Оперон — функціональна одиниця організації генетичного матеріалу прокаріотів (бактерій та архей), в якій цистрони (гени, одиниці транскрипції), що кодують спільно або послідовно працюючі білки, об'єднуються під одним (або кількома) промоторами. Така функціональна організація дозволяє ефективніше регулювати експресію цих генів.

Лактозный оперон (lac оперон) — полицистронный оперон бактерий, кодирующий гены метаболизма лактозы.

Створення білку реп ресора. Пиєднання білку реп ресора до оператора. Приєднання лактози до білка реп ресора. Зміна конформації білка реп ресора у комплексі з лактозою та відєднання від оператора. Транскрипція з утвореням мрнк. Трансляція з увтоернням 3 білків. Дозрівання білків з утворенням активних ферментів. Розщеплення лактози.

Триптофанового оперон - оперон, що містить гени ферментів, задіяних у біосинтезі амінокислоти триптофан.

Білок-репрессор (триптофанового репрессор) має молекулярну масу 58 кДа, кодується геном trpR, розташованим на значній відстані від самого оперона. Ген trpR безперервно експресується на невисокому рівні, утворюючи мономери, які потім об'єднуються в тетрамери. За відсутності триптофану ці тетрамери неактивні і розпадаються в нуклеоплазмі. Однак якщо концентрація триптофану в клітці висока, то тетрамери зв'язуються з триптофаном. При цьому відбувається зміна конформації репрессора, що дозволяє йому зв'язатися з оператором. В даному випадку істотно, що в триптофанового оперон нуклеотидні послідовності оператора і промотора перекриваються, так що приєднання комплексу L-триптофан • білок-репрессор автоматично блокує зв'язування РНК-полімерази з промотором. Таким чином, транскрипція триптофанового оперона блокується [1].

 Синтез молекул РНК починається в певних місцях ДНК, які називаються промоторами, і завершується в термінаторів. Ділянка ДНК, обмежений промотором і термінатором, являє собою одиницю транскрипції (Lewin B., 1980) - транскріптон. У межах кожного транскріптона копіюється лише одна з двох ниток ДНК, яка називається значущою або матричної. У всіх транскріптонах, зчитувальних в одному напрямку, що означає є одна нитка ДНК; в транскріптонах, зчитувальних в протилежному напрямку, що означає є інша нитка ДНК. 

18. Надлишковість генома еукаріотів. Мозаїчність генів еукаріотів. Наявність чисельних повторів значущих і незначущих послідовностей ДНК.

Про біологічне значення надлишковості геному еукаріот можна з впевненістю сказати, що особливість їх геному є прогресивним еволюційним надбанням: 1. Забезпечується тонка регуляція активності генів у різні періоди онтогенезу, що визначає напрямок диференціювання стовбурових клітин. 2. Відбувається швидка перекомбінація вихідних генів, а також новоутворення генів. Тим самим нові білки, а значить і ознаки швидше утворяться, ніж серія послідовних мутацій. Генам еукаріотів, на відміну від генів прокаріотів, притаманний мозаїчний характер будови: кодуючі ділянки (екзони) чергуються з некодую- чими (інтронами). Серед інтронів є ділянки, що здійснюють важливі регуляторні функції. Регуляторні ділянки є й у складі міжгенної ДНК. Обов’язковим етапом, необхідним для здійснення молекулою ІРНК своїх функцій, є процес сплайсингу: інтрони за участі відповідних ферментів вирізаються, а екзони зшиваються, утворюючи матрицю для синтезу білкової молекули.  Більша частина ДНК подана численними повторами послідовностей, що не мають змісту (сателітна ДНК) ). Таким чином, ДНК еукаріотів можна розділити на два типи послідовностей нуклеотидів. Це неповторювані (унікальні) та повторювані послідовності. До першого типу відносяться гени, що кодують білки. Повторювані послідовності зустрічаються з частотою від 2 до 10⁷ на одну клітину. У ссавців більше половини геномної ДНК належить до типу унікальних послідовностей.

19.Кінетика ре асоціації ДНК прокаріотів. Унікальні та багато копійовані ділянки генома.

Реасоціація ДНК – це аналіз визначення генетичного складу мікробного угруповання, що застосовують для оцінки біорізноманіття мікроорганізмів у компонентах екосистем. Тотальну ДНК виділяють із природних зразків, наприклад з ґрунту, потім очищають, денатурують і регібридизують. Швидкість гібридизації або реасоціаціі залежить від подібності існуючих у ДНК послідовностей. Оскільки складність і різноманітність послідовностей ДНК збільшується, швидкість, з якою ДНК повторно асоціює, буде зменшуватися. За певних умов час, необхідний для реасоціації половини ДНК, може бути використаний як індекс різноманіття, адже він враховує кількість і розподіл реасоціації ДНК.З іншого боку, подібність між угрупованнями двох різних зразків можна визначати вимірюванням ступеня подібності ДНК шляхом кінетики гібридизації.

Кожен ген характеризується низкою специфічних регуляторних послідовностей ДНК, таких як промотори, які беруть безпосередню участь в регулюванні прояву гена.

Дуплікації порівняно невеликих ділянок ДНК, що складаються з декількох нуклеотидів, що входять до складу одного гена або сусідніх генів, відбуваються в процесі еволюції досить часто. Близько 10% генома миші складають високоповторяющіеся нуклеотидні послідовності, причому кожна така ділянка містить близько 10 нуклеотидів і повторюється тандемно приблизно 10 раз .В основному ці послідовності зосереджені в гетерохроматинових центромерних ділянках хромосом. Інші, більш довгі послідовності повторюються рідше вони розпорошені серед унікальних послідовностей ДНК і транскрибируются разом з німі.Однім із шляхів конструювання промотора є, очевидно, збірка унікальної послідовності ДНК, здатної створити сигнал для зв'язування РНК-полімерази